电压变换装置及供电设备的制作方法

1.本技术涉及电源技术领域，尤其涉及一种电压变换装置及供电设备。


背景技术：

2.相关技术中，采用脉冲控制器、电子开关、变压器等器件对电子设备的电源进行电压变换以驱动相应的电路模块工作，这种方式构建的供电电路结构较为复杂。


技术实现要素：

3.本技术实施例的主要目的在于提出一种电压变换装置及供电设备，旨在简化电压变换电路。
4.为实现上述目的，本技术实施例的第一方面提出了电压变换装置，包括：
5.电压控制模块，所述电压控制模块用于获取外部脉冲信号，并根据所述外部脉冲信号输出电压控制信号；
6.电压变换模块，所述电压变换模块连接所述电压控制模块，所述电压变换模块用于获取所述电压控制信号，并根据所述电压控制信号对外部供电电压进行电压变换以输出变压电压；其中，所述电压变换模块包括至少一个互感器，所述互感器用于进行电压变换；
7.电压输出模块，所述电压输出模块连接所述电压变换模块，所述电压输出模块用于对所述变压电压进行稳压以输出目标电压。
8.在一些实施例中，还包括电压输入模块，所述电压输入模块连接所述电压变换模块，所述电压输入模块用于稳定外部供电电压。
9.在一些实施例中，所述电压变换模块包括电压互感器，所述电压互感器包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的一端连接所述电压输入模块，所述初级绕组的另一端连接所述电压控制模块，所述次级绕组连接所述电压输出模块。
10.在一些实施例中，所述电压控制模块包括第一电阻、第二电阻和三极管；
11.所述第一电阻的一端连接所述第二电阻一端，所述第一电阻的另一端连接外部设备以获取外部脉冲信号；
12.所述第二电阻的另一端接地；
13.所述三极管的基极连接所述第二电阻的一端，所述三极管的集电极连接所述初级绕组的另一端，所述三极管的发射极接地。
14.在一些实施例中，所述电压输入模块包括第三电阻、第四电阻、第一电容和第一二极管；
15.所述第三电阻的一端连接所述初级绕组的一端，所述第三电阻的另一端连接所述第一二极管的阴极；
16.所述第四电阻的一端连接所述初级绕组的一端，所述第四电阻的另一端连接所述第一二极管的阴极；
17.所述第一电容的一端连接所述初级绕组的一端，所述第一电容的另一端连接所述
第一二极管的阴极；
18.所述第一二极管的阳极连接所述电压控制模块。
19.在一些实施例中，所述电压输出模块包括整流滤波单元和稳压输出单元，所述整流滤波单元用于对所述变压电压进行整流滤波处理以输出中间电压，所述稳压输出单元用于对所述中间电压进行稳压以输出所述目标电压。
20.在一些实施例中，所述整流滤波单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容和第二二极管；
21.所述第五电阻的一端连接所述次级绕组的一端，所述第五电阻的另一端连接所述次级绕组的另一端；
22.所述第二二极管的阳极连接所述第五电阻的一端，所述第二二极管的阴极连接所述第二电容的一端；
23.所述第二电容的另一端接地；
24.所述第三电容的一端连接所述第二二极管的阴极，所述第三电容的另一端接地；
25.所述第六电阻的一端连接所述第二二极管的阴极，所述第六电阻的另一端接地；
26.所述第七电阻的一端连接所述第二二极管的阴极，所述第七电阻的另一端接地。
27.在一些实施例中，所述稳压输出单元包括第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四电容和三端稳压器，所述三端稳压器设置有阴极、阳极和参考极；
28.所述第八电阻的一端连接所述整流滤波单元，所述第八电阻的另一端连接所述三端稳压器的阴极；
29.所述第九电阻的一端连接所述整流滤波单元，所述第九电阻的另一端连接所述三端稳压器的阴极；
30.所述第十电阻的一端连接所述三端稳压器的阴极，所述第十电阻的另一端连接所述三端稳压器的参考极；
31.所述第十一电阻的一端连接所述三端稳压器的参考极，所述第十一电阻的另一端连接所述三端稳压器的阳极；
32.所述第四电容的一端连接所述三端稳压器的阴极，所述第四电容的另一端连接所述三端稳压器的阳极；
33.所述三端稳压器的阳极接地。
34.为实现上述目的，本技术的第二方面提出了供电设备，包括上述第一方面实施例的电压变换装置。
35.本技术实施例提出的电压变换装置及供电设备，通过互感器替代传统的脉冲控制器、电子开关、变压器等器件进行电压变换，减少了相关器件数量，简化了电路结构。
附图说明
36.图1是本技术一种实施例提供的电压变换装置的模块图；
37.图2是本技术另一种实施例提供的电压变换装置的模块图；
38.图3是本技术一种实施例提供的电压变换装置的电路图；
39.图4是本技术另一种实施例提供的电压变换装置的电路图；
40.附图标记：
41.电压控制模块100、电压变换模块200、电压输出模块300；
42.整流滤波单元310、稳压输出单元320、电压输入模块400。
具体实施方式
43.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
44.需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
45.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
46.此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其他的方法、组元、装置、步骤等。在其他情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。
47.附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
48.本技术实施例的电压变换装置可应用于电子设备的供电模块中。相关技术中，采用脉冲控制器、电子开关、变压器等器件对电子设备的电源进行电压变换以驱动相应的电路模块工作，这种方式构建的供电电路结构较为复杂。
49.基于此，本技术提供一种电压变换装置及供电设备，通过互感器替代传统的脉冲控制器、电子开关、变压器等器件进行电压变换，减少了相关器件数量，简化了电路结构。
50.请参阅图1，本技术实施例的电压变换装置包括：电压控制模块100、电压变换模块200和电压输出模块300。电压控制模块100用于获取外部脉冲信号，并根据外部脉冲信号输出电压控制信号；电压变换模块200连接电压控制模块100，电压变换模块200用于获取电压控制信号，并根据电压控制信号对外部供电电压进行电压变换以输出变压电压；其中，电压变换模块200包括至少一个互感器，互感器用于进行电压变换；电压输出模块300连接电压变换模块200，电压输出模块300用于对变压电压进行稳压以输出目标电压。
51.在本技术实施例的电压变换装置中，外部脉冲信号可以是主控芯片输出的具有一定预置宽度的脉冲方波信号。电压变换模块200连接外部电源以输入外部供电电压。电压控制模块100接收外部脉冲信号后，根据外部脉冲信号输出对应占空比的电压控制信号，以控制电压变换模块200对外部供电电压进行电压变换后的输出电压大小。电压变化模块输出的变压电压是脉冲电压，电压输出模块300对变压电压进行整流滤波的处理后，输出直流的目标电压。本技术实施例中，电压变换模块200采用互感器实现电压变换的功能，通过互感器替代传统的脉冲控制器、电子开关、变压器等器件进行电压变换，减少了相关器件数量，
简化了电路结构。
52.在一些实施例中，请参阅图2，本技术实施例的电压变换装置还包括电压输入模块400，电压输入模块400连接电压变换模块200，电压输入模块400用于稳定外部供电电压。电压输入模块400连接电压变换模块200的外部供电电压输入端，能够对外部电源输入的外部供电电压进行稳压，以提高电压变换模块200进行电压变换的工作效率。
53.在一些实施例中，请参阅图2和图3，电压变换模块200包括电压互感器t1，电压互感器t1包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的一端连接电压输入模块400，初级绕组的另一端连接电压控制模块100，次级绕组连接电压输出模块300。电压互感器t1根据电磁感应原理工作，根据电压控制信号对外部供电电压进行电压变换以输出变压电压。可以理解的是，电压互感器t1的初级绕组测电路与次级绕组测电路相互独立，无需共用地线。
54.在一些实施例中，请参阅图3，电压控制模块100包括第一电阻r1、第二电阻r2和三极管q1；第一电阻r1的一端连接第二电阻r2一端，第一电阻r1的另一端连接外部设备以获取外部脉冲信号；第二电阻r2的另一端接地；三极管q1的基极连接第二电阻r2的一端，三极管q1的集电极连接初级绕组的另一端，三极管q1的发射极接地。第一电阻r1和第二电阻r2构成分压电路。图3中pwm表示外部脉冲信号，其可以是主控芯片输出的具有一定预置宽度的脉冲方波信号。外部脉冲信号经第一电阻r1和第二电阻r2分压后施加于三极管q1的基极，使得三极管q1的发射极和集电极之间导通或截止，从而控制电压互感器t1的初级绕组是否与地线接通，调整电压变换模块200输出的变压电压的脉冲宽度。而变压电压的脉冲宽度不同，电压输出模块300对其进行整流滤波得到的目标电压大小也不同，因此，通过调节外部脉冲信号的预置脉冲宽度，可以调节目标电压的大小。在另一些实施例中，三极管q1可以替代为场效应管，场效应管的栅极连接第一电阻r1和第二电阻r2的公共端，场效应管的源极和漏极分别连接地线和电压互感器t1的初级绕组的另一端。
55.在一些实施例中，请参阅图2和图3，电压输入模块400包括第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1和第一二极管d1；第三电阻r3的一端连接初级绕组的一端，第三电阻r3的另一端连接第一二极管d1的阴极；第四电阻r4的一端连接初级绕组的一端，第四电阻r4的另一端连接第一二极管d1的阴极；第一电容c1的一端连接初级绕组的一端，第一电容c1的另一端连接第一二极管d1的阴极；第一二极管d1的阳极连接电压控制模块100。图3中vdd表示从外部电源输入的外部供电电压，其为直流电压。第三电阻r3、第四电阻r4和第一电容c1对从外部电源输入的外部供电电压进行稳压，以提高电压变换模块200进行电压变换的工作效率。第一二极管d1起隔离作用。
56.在一些实施例中，请参阅图2，电压输出模块300包括整流滤波单元310和稳压输出单元320，整流滤波单元310用于对变压电压进行整流滤波处理以输出中间电压，稳压输出单元320用于对中间电压进行稳压以输出目标电压。
57.在一些实施例中，请参阅图2、图3和图4，整流滤波单元310包括第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第二电容c2、第三电容c3和第二二极管d2；第五电阻r5的一端连接次级绕组的一端，第五电阻r5的另一端连接次级绕组的另一端；第二二极管d2的阳极连接第五电阻r5的一端，第二二极管d2的阴极连接第二电容c2的一端；第二电容c2的另一端接地；第三电容c3的一端连接第二二极管d2的阴极，第三电容c3的另一端接地；第六电阻r6的一端连接第二二极管d2的阴极，第六电阻r6的另一端接地；第七电阻r7的一端连接第二二极
管d2的阴极，第七电阻r7的另一端接地。本实施例中，通过第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第二二极管d2对电压互感器t1输出的变压电压进行整流；通过第二电容c2和第三电容c3对电压互感器t1输出的变压电压进行滤波，得到直流的中间电压。
58.在一些实施例中，请参阅图2、图3和图4，稳压输出单元320包括第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第四电容c4和三端稳压器u1，三端稳压器u1设置有阴极、阳极和参考极；第八电阻r8的一端连接整流滤波单元310，第八电阻r8的另一端连接三端稳压器u1的阴极；第九电阻r9的一端连接整流滤波单元310，第九电阻r9的另一端连接三端稳压器u1的阴极；第十电阻r10的一端连接三端稳压器u1的阴极，第十电阻r10的另一端连接三端稳压器u1的参考极；第十一电阻r11的一端连接三端稳压器u1的参考极，第十一电阻r11的另一端连接三端稳压器u1的阳极；第四电容c4的一端连接三端稳压器u1的阴极，第四电容c4的另一端连接三端稳压器u1的阳极；三端稳压器u1的阳极接地。图4中vout表示目标电压。第八电阻r8和第九电阻r9用于对中间电压进行降压，第十电阻r10和第十一电阻r11用于对降压后的中间电压进行分压，以控制三端稳压器u1的参考端电压。三端稳压器u1根据参考端的电压值和预设参考电压值进行比较以控制其阳极和阴极之间的导通程度，从而稳定输出的目标电压。第四电容c4用于对目标电压进行滤波。
59.为实现上述目的，本技术的第二方面提出了供电设备，包括上述任一实施例的电压变换装置。通过互感器替代传统的脉冲控制器、电子开关、变压器等器件进行电压变换，减少了相关器件数量，简化了电路结构。
60.本技术实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本技术实施例的技术方案，并不构成对于本技术实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
61.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
62.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。
63.应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
64.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
65.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其他的方
式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
66.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
67.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明，但是本技术不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下做出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。